NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG NHÀ MÁY ĐIỆN

MỤC LỤC CHƯƠNG I 12 GIỚI THIỆU VỀ BÌNH NGƯNG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 12 1.1. Thiết bị bình ngưng trong sơ đồ nhiệt nhà máy Nhiệt điện 12 1.1.1. Chu trình Rankine trong nhà máy nhiệt điện tuabin ngưng hơi 12 1.1.2. Nhiệm vụ và nguyên lý cấu tạo của bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện 15 1.2. Các khái niệm liên quan đến bình ngưng 15 1.2.1. Áp suất hơi thoát và áp suất trong bình ngưng 15 1.2.2. Khái niệm về độ chân không trong bình ngưng 17 1.2.4. Bội số làm lạnh, số chặng đường nước và chiều dài ống. 19 1.2.5. Độ kín của hệ thống chân không và hỗn hợp không khí. 22 1.2.6. Độ chênh nhiệt độ và độ hâm nước 22 CHƯƠNG II 25 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC VÀ THUẬT TOÁN 25 ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG 25 2.1. Cơ cấu của quá trình ngưng tụ và các dạng ngưng tụ 25 2.2. Sự tản nhiệt và khuếch tán môi chất khí hơi ngưng tụ trong bình ngưng 27 2.3. Những ảnh hưởng tới quá trình truyền nhiệt trong bình ngưng 29 2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ hơi 29 2.3.3. Ảnh hưởng của thiết bị hút thải không khí đến điều kiện trao đổi nhiệt trong bình ngưng. 32 2.3.4. Ảnh hưởng của cáu cặn trong ống bình ngưng 33 2.4. Phân tích công nghệ bình ngưng 36 2.5. Các phương trình động học của bình ngưng 37 2.5.1. Phương trình cân bằng năng lượng 37 2.5.2. Phương trình cân bằng khối lượng 38 2.6. Điều khiển mức nước bình ngưng 38 2.7. Thiết kế bộ điều chỉnh áp suất 42 2.7.1. Nhận dạng đối tượng theo số liệu vận hành thực tế của nhà máy 42 2.7.2. Xác định tham số bộ điều khiển từ mô hình đối tượng 49 2.8. Thiết kế bộ điều chỉnh mức nước ngưng. 52 2.8.1. Sơ đồ khối điều khiển mức nước ngưng 53 2.8.2. Hàm truyền đạt của cảm biến đo mức nước trong bình ngưng 53 2.8.3. Hàm truyền đạt của van nước ra khỏi bình ngưng 54 2.8.4. Xác định tham số bộ điều khiển mức nước bình ngưng. 54 CHƯƠNG III. MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG 57 3.1. Mô hình bình ngưng trên Matlab Simulink 57 3.2. Kết quả mô phỏng 61 3.2.1. Đặc tính quá độ của áp suất trong bình ngưng 61 3.2.2. Đặc tính quá độ mức nước trong bình ngưng 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN BÌNH NGƯNG

NHÀ MÁY ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Huy Phương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN: ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Điều khiển và Tự động hóa

Số liệu tháng 4/2015

- Thủy điện: 32,27%,

- Nhiệt điện than: 33,74%

-Nhiệt điện dầu : 0,14%

- Tuabin khí : 32,67%,

- Nhập khẩu : 1,17%

Số liệu dự kiến đến năm 2020

- Thủy điện: 26,6%,

- Nhiệt điện than: 44,7%

- Nhiệt điện dầu : 19,6%

- Nguồn NL tái tạo: 4,8%,

- Nhập khẩu: 2,8%

Lý do chọn đề tài:

Số liệu thống kê của tổng công ty điện lực Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bình ngưng

2 Điều khiển mức nước bình ngưng và áp suất bình ngưng

3 Mô phỏng chế độ hoạt động bình ngưng.

1 Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bình ngưng

2 Điều khiển mức nước bình ngưng và áp suất bình ngưng

3 Mô phỏng chế độ hoạt động bình ngưng.

Mục tiêu chính của đề tài

Chu trình nhiệt của nhà máy nhiệt điện

Tuabin ngưng hơi

~

VI II

VII

I

X

III

XI

Bộ quá nhiệt

Lò hơi

Bộ quá nhiệt

trung gian

Bình ngưng

Tuabin hạ áp Tuabin cao áp

Máy phát điện

Nhiệm vụ và cấu tạo bình ngưng

Cấu tạo của bình ngưng dùng nước làm lạnh đi trong ống

Xây dựng mô hình toán học và thuật toán

điều khiển bình ngưng

Mô hình quá trình đơn giản hóa bình ngưng

Các phương trình động học của bình ngưng

Phương trình cân bằng năng lượng

1 Phương trình cân bằng hơi vào và nước ngưng

2 Phương trình mối liên hệ tốc độ truyền nhiệt

3 Phương trình cân bằng lưu lượng nước và nhiệt

4 Phương trình thực nghiệm

Các phương trình động học của bình ngưng

5 Phương trình cân bằng khối lượng

6 Phương trình quan hệ giữa nước ngưng và áp suất

7 Phương trình mức nước ngưng

Sơ đồ khối 2 mạch vòng điều khiển lưu lượng nước ngưng và áp suất của bình ngưng

Nhận dạng đối tượng theo số liệu vận hành

thực tế của nhà máy

Hàm truyền bình ngưng

Sử dụng matlab ident tool box để nhận dạng hàm truyền đạt của bình ngưng Với dữ liệu từ bảng số liệu trên ta thực hiện các bước nhận dạng và tìm được hàm truyền như sau:

Xây dựng tham số cho bộ điều khiển áp suất.

Từ hàm truyền đạt của bình ngưng, ta thấy hàm truyền đạt MH1 = WH(s) dạng quán tính có bậc không lớn hơn hai, nên ta áp dụng phương pháp tối

ưu modun để tìm ra các thông số cho bộ điều khiển

xây dựng tham số cho bộ điều khiển mức nước

Trong đó:

WV(s) là hàm truyền đạt của van nước ra khỏi bình ngưng

W1(s) là hàm truyền đạt của cảm biến đo mức nước

Sơ đồ khối mạch vòng mức nước

Xây dựng tham số cho bộ điều khiển mức nước

Xây dựng tham số cho bộ điều khiển mức nước

Mạch vòng điều chỉnh mức nước

Mạch vòng điều chỉnh mức nước

Áp dụng phương pháp modun tối ưu ta xác định được bộ điều khiển có hàm truyền đạt như sau:

Áp dụng phương pháp modun tối ưu ta xác định được bộ điều khiển có hàm truyền đạt như sau:

Kết luận: Bộ điều chỉnh là một khâu tỉ lệ vi phân (PD)

Kết luận: Bộ điều chỉnh là một khâu tỉ lệ vi phân (PD)

Mô phỏng hệ thống điều khiển áp suất và mức

nước của bình ngưng trên Simulink

Mô phỏng hệ thống điều khiển áp suất và mức

nước của bình ngưng trên Simulink

Sơ đồ mô hình hóa bình ngưng trên Simulink

Sơ đồ mô hình hóa bình ngưng trên Simulink

Mô phỏng đặc tính quá độ của áp suất và mức nước bình ngưng Mô phỏng đặc tính quá độ của áp suất và mức nước bình ngưng

1 Đặc tính quá độ áp suất bình ngưng

Kết luận: Đường đặc tính áp suất bình ngưng có thời gian quá độ là 200s

Sai lệnh tĩnh

Kết luận: Đường đặc tính áp suất bình ngưng có thời gian quá độ là 200s

Sai lệnh tĩnh

t

10 9,8

10



Giá trị sai lệch tĩnh này hoàn toàn nằm trong giải cho phép khi thiết

Giá trị sai lệch tĩnh này hoàn toàn nằm trong giải cho phép khi thiết

Mô phỏng đặc tính quá độ của áp suất và mức nước bình ngưng Mô phỏng đặc tính quá độ của áp suất và mức nước bình ngưng

2 Đặc tính quá độ mức nước bình ngưng

TÀI LIỆU THAM KHẢO